1·引言
隨著電子、電氣、通訊及信息產業的飛速發展,以集成電路(IC)和大規模集成電路為核心所組成的電子儀器和電子設備,在廣泛地應用到現代社會各個領域的同時,也給人們帶來了一系列新的問題。主要表現在電磁波輻射帶來的危害:如電磁波干擾、電磁波信息泄密及電磁環境污染的危害等,它已經成為一個越來越嚴重而且愈來愈被人們所關注的問題[1]。電磁屏蔽導電涂料作為一種解決電磁環境污染,防護電磁波輻射的新型功能材料受到世界各國的重視。
電磁屏蔽導電涂料是以普通的絕緣聚合物為主要成膜物,加入一定量的導電填料、溶劑、助劑配制而成[2]。本文以銅粉為導電填料,E-44環氧樹脂為基料制備的導電涂料。重點研究了幾種硅烷類和鈦酸酯類偶聯劑對涂料導電性能的影響,并探討了不同種類偶聯劑對銅粉在環氧樹脂中分散性和對銅粉抗氧化所起到的作用。
2·實驗部分
2.1原材料
實驗用主要原材料及生產單位如表1所示。

表1 實驗用主要原材料及生產單位
2.2試樣制備方法
用自配混合溶劑將環氧樹脂按比例稀釋后,加入銅粉、偶聯劑,研磨,然后加入固化劑,攪拌均勻制成涂料。采用75mm×25mm玻璃板作為底材,將玻璃板用清水、丙酮洗凈,烘干后置于干燥器中待用。按照GB1727-79刷涂法,將涂料均勻涂刷在處理好的玻璃片上,涂層在室溫下表干,然后在50℃下恒溫至完全固化。每個樣品做3塊平行試樣。
2.3性能測試
依據軍用電磁屏蔽涂料通用規范要求,采用端面為1cm×1cm方塊的棒狀電極,為使電極端面與被測樣品有良好的接觸,對測量端面施加2kg/cm2的壓力,用BY型1943數字多用表測定涂層的表面電阻率。
3·結果與討論
3.1偶聯劑對銅-環氧電磁屏蔽涂料導電性的影響偶聯劑是一種兩性化合物,其分子的一部分與無機物有較好的親和性,另一部分則與有機物具有較大的親和力[3]。在涂料中加入少量的偶聯劑,通過改變無機填料與聚合物之間的界面性能,提高無機填料在聚合物中的分散性,它在高填料量涂料中起著很重要的作用。試驗在確定環氧樹脂和固化劑的比例以及銅粉添加量的前提下,改變偶聯劑的種類和用量,按照上述試樣制備方法制備試樣,研究硅烷類 KH550、鈦酸酯類CT-136、NTC-401三種偶聯劑對涂層初始導電性的影響。其結果分別見圖1、圖2、圖3。

圖2 CT-136對銅環氧體系導電性的影響
由圖2可以看出,在銅-環氧體系中,CT-136的添加量從大于1%~3.5%,涂層的表面電阻率低,且平穩,數值在(0.045~0.06)Ω·cm-2,初始導電性都比較好,說明復合單烷氧型鈦酸酯偶聯劑CT-136對提高涂層的導電性能是有效的。

圖3 NTC-401對銅環氧體系導電性影響
由圖3可見,在銅-環氧體系中,NTC-401的添加量在1.5%~10%的一個大的范圍內,涂層的初始導電性都比較好,表面電阻率數值為 (0.05~0.08)Ω·cm-2,并且NTC-401對降低銅-環氧體系導電涂料粘度的作用較大,制備的涂料適于涂刷,涂層的表面狀態也比較好。
偶聯劑對銅-環氧導電涂料導電性影響的試驗研究結果表明,添加KH550、CT-136、NTC-401三種偶聯劑,涂層的初始導電性能都得以提高,涂層的初始表面電阻率在(0.045~0.08)Ω·cm-2。從添加量的變化范圍來看,鈦酸酯類偶聯劑NTC-401的適用范圍最寬,CT-136次之,硅烷偶聯劑KH550再次。
3.2偶聯劑對銅粉在環氧樹脂中抗氧化性的影響
按照上述試樣的制備方法制得每種試樣各3片,在常溫下于實驗室存放一年,每兩個月測量一次樣品的表面電阻率。用儲存一年后樣品的表面電阻率值與樣品初始表面電阻率值之差除以樣品初始表面電阻率值,得出表面電阻增長率數據。樣品經過長期儲存后其表面電阻增長率與偶聯劑含量之間的影響關系分別見圖4、圖5和圖6。

圖4 KH550對銅-環氧體系導電性穩定性影響

圖5 NTC-401對銅環氧體系導電穩定性影響

圖6 CT-136對銅-環氧體系導電穩定性影響
硅烷偶聯劑KH550用于銅-環氧體系中,涂層初始導電性較好,KH550用量為0.5%時,涂層的表面電阻率為0.055Ω·cm-2。但是由圖4可以看出,硅烷KH550對銅粉在環氧體系中的防氧化作用很差,偶聯劑不同用量的涂層經過常溫儲存實驗后,年電阻增長率都很高,最低為 187%。